Mikroenkapsulasi

Emulsi yang dapat distabilkan dengan melakukan homogenisasi jika terdapat emulsifier dapat di spray drying untuk memproduksi mikroenkapsulasi bubuk berlemak. Protein, pati termodifikasi, atau hidrokoloid dapat digunakan sebagai agen emulsi. Bahan bukan agen pengemulsi dan larut air seperti gula atau pati terhidrolisis dapat digunakan sebagai bahan pengisi. Kombinasi emulsifier dan pengisi seperti pati termodifikasi atau Acacia gum dapat digunakan. 

Globula lemak dalam protein susu mempunyai diameter partikel 0,5 µm. partikel bubuk lemak yang dimikrokapsulasi menggunakan spray dried mempunyai diameter 35-75 µm atau lebih besar.

Lemak akan menjadi inti material dan emulsifier dan pengisi sebagai dinding material. Beberapa lemak berperan sebagai inti, dimana salah satu material dinding merupakan agen emulsifier. Partikel bubuk spray dried juga mengandung sebuah vakuola yang besar di tengah dengan diameter mencapai 15 µm atau lebih dengan vakuola kecil sampai sedang ukurannya di dinding. Salah satu keuntungan dari mikroenkapsulasi adalah beberapa lemak atau minyak dapat diubah menjadi bentuk bubuk, menggunakan beberapa material emulsifier atau  pengisi untuk dipilih. Level rendah lemak pada permukaan dari partikel spray dried seharusnya menghasilkan powder flow properties yang lebih baik dari higher fat powder menggunakan pengering tradisonal. Inti lemak harus dihindarkan dari keberadaan material prooksidan seperti oksigen di udara sehingga dapat memperpanjang masa simpan dari produk bubuk.

Hipotesis yang digarisbawahi dari teknik mikroenkapsulasi, adalah ukuran emulsi globula lemak yang kecil, kecepatan untuk membentuk agregat dan pergabungan dari globula rendah. Dalam tahapan spray drying, tingkat dari penggabungan rendah, kecepatan difusi minyak menuju permukaan partikel bubuk rendah, permukaan lemak rendah, dan kecepatan oksidasi rendah. Komposisi permukaan (persen lemak, protein, dan filler) dari partikel bubuk dapat diukur menggunakan spektroskopi elektron untuk analisa kimia (ESCA).

Peran komposisi emulsifier

Penelitian terdahulu tentang komposisi mikroenkapsulasi metode spray drying dengan produk susu menggunakan lemak susu anhidrous pada level 10-75%. Konsentrat Whey Protein dengan 50-75% protein dan Isolat whey protein (WPI, 95% whey protein) digunakan sebagai protein enkapsulasi dengan laktosa dan karbohidrat lain dalam berbagai rasio bahan pengisi. Emulsi dengan 10-30% padatan telah dihomogenisasi pada 50º MPa dengan 4 Pass. Mereka menggunakan aturan Rendemen Enkapsulasi (MEY) dari bubuk didefinisikan sebagai kandungan bubuk lemak (%)/ kandungan lemak pada emulsi yang bervariasi dari 91 hingga 99%. Penelitian ini juga menggunakan aturan Efisiensi Enkapsulasi (MEE) yang sama dengan 100-kandungan lemak bebas (g/100 g lemak)

Penelitian yang lain berfokus utama pada sodium kaseinat tetapi dibandingkan dengan whey protein sebagai emulsifier, dengan laktosa sebagai pengisi dalam berbagai perbandingan. Penelitian ini menggunakan mikrofluidizer untuk menghomogenkan emulsi pada 100 MPa x 8 Pass.  Dari penelitian ini didapatkan hasil kemampuan dari protein untuk melapisi permukaan dari partikel bubuk berkaitan dengan penurunan tegangan permukaan dari protein. Sodium kaseinat adalah penurun tegangan permukaan yang paling dikenal dan dapat pula merupakan mikroenkapsulasi protein yang terbaik. Kemampuan dari sodium kaseinat untuk menyerap dan melapisi pertikel globula lemak berimbas pada peningkatan penutupan permukaan dari protein, dan yang lebih rendah adalah permukaan lemak.

Lemak

Beberapa hal yang berhubungan dengan lemak yang digunakan dalam mikroenkapsulasi yaitu  ukuran globula, kandungan, dan titik leleh

Emulsifier

Perlu diperhatikan dalam penggunaan emulsifier adalah kandungan susu protein. Jenis emulsifier yang bniasa digunakan diantaranya adalah Caseinate Sodium, Whey Protein Bubuk, dan Susu Bubuk Skim.

Filler

Digunakan sebagai pengisi yaitu  Laktosa

Susu Garam
           Tinggi protein whey: rasio laktosa pada tingkat rendah garam dalam emulsi mengurangi agregasi globul lemak yang diukur dengan nilai (v, 0,9) D.

Kristalisasi dari Laktosa

Laktosa dalam keadaan amorf dalam bubuk susu. Namun, susu bubuk saat terkena udara dengan aktivitas air tinggi, laktosa amorf ditransformasikan ke α-kristal, pori-pori baru yang dihasilkan, meningkatkan ukuran partikel, dan perubahan porositas bubuk.

Alternatif Emulsifier-Pengisi

Dapat digunakan sebagai alternatif yaitu Acacia Gum, Pati Lipophilized

Udara

Daya simpan meningkat seiring dengan volume vakuola dari mikroenkapsulasi bubuk menurun.

Peran Pengolahan

Homogenisasi : Tekanan, Number of Pass

Penurunan  ukuran globula lemak tergantung pada tekanan homogenisasi dan number of passes dalam penambahan pada komposisi emulsi yang telah ditentukan,  Ukuran globula lemak memiliki nilai tengah dari 0,34 sampai 0,54 mikrometer . Hasil dari beberapa penelitian terdahulu menunjukan bahwa mikroenkapsulasi menggunakan SMP akan meningkatkan umur simpan berkaitan dengan penurunan lemak yang bebas tetapi bukan dalam permukaan lemak dari bubuk.  

Kondisi Spray drying

 Kondisi spray drying  seperti suhu saluran masuk udara, temperatur udara keluar dan ukuran nosel mempengaruhi sifat bubuk mikroenkapsulasi. Kondisi pengeringan harus dipilih untuk meminimalkan lemak bebas dan permukaan. Ini adalah saluran masuk yang rendah dan suhu keluar untuk mengurangi viskositas dan difusivitas lemak selama pengeringan. Ukuran nozel yang lebih besar  dan tingkat padatan emulsi yang lebih besar  memberikan partikel yang lebih besar luas permukaan yang lebih rendah lemak bebas dan permukaan.

DAFTAR PUSTAKA

Onwulata, Charles. 2005. Encapsulated and Powdered Foods. Taylor & Francis Group, LLC .CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group

Read more...

Barley

Jelai atau barley (Hordeum vulgare) adalah sejenis serealia untuk pakan ternak, penghasil malt, dan sebagai makanan kesehatan. Barley dianggap sebagai lima sereal terbaik di dunia. Namun, penggunaan barley sebagai makanan terhitung hanya 10% saja, sepertiga digunakan untuk membuat bir, dan sebagian besar digunakan sebagai makanan ternak. Barley adalah anggota suku padi-padian (Poaceae).

Biji-bijian ini cocok ditanam pada musim dingin dan musim semi. Barley tumbuh dengan subur di daerah beriklim sedang pada musim semi dan memiliki masa panen 90 hari. Barley juga tumbuh di daerah sub-artik, seperti di Alaska atau Norwegia, di mana musim panen lebih pendek. Karena biji-bijian itu mempunyai daya tahan yang baik terhadap panas, maka ia tumbuh dengan sangat mudah di daerah gurun, seperti di Afrika Utara.

Sifat Fisik Barley

Biji Barley terdiri dari 10% husk (sekam) dan pericarp , 14% aleurone dan lapisan pigmen, 73% starchy endosperm, dan 3% embryo.

Sifat Kimia Barley

Barley grain kaya akan pati dan gula, miskin protein, dan sangat rendah lemak. Sekamnya (lemma dan palea) sebagian besar terdiri dari lignin, pentosan, mannan, asam uronat, hemiselulosa dan selulosa. Silica terdapat di dinding luar dari sekam dan awnnya mengandung banyak silica. Pericarpnya kurang lignin tetapi sebaliknya komposisi kimianya mirip dengan sekam. Testa mengandung selulosa kasar dan lapisan pigmen sebagai penghalang (barier) untuk substansi kimia dan mikroba. Polifenol yang mungkin membentuk kompleks dengan protein melimpah di bagian pericarp, testa, dan lapisan aleurone. Aleurone memiliki dinding sel yang tebal terdiri atas arabinoxylan. Starchy endosperm terdiri atas 85-89% pati yang tertutup pada dinding sel. β-Glucan membentuk 75% dinding sel dan sisanya adalah arabinoxylan. Embryo terdiri atas 7% selulosa, 14-17% lipid, 14-15% sukrosa, 5-10% rafinosa, 5-10% abu, dan 34% protein. Dinding sel dari embrio mengandung asam uronat, pectin, dan hemiselulosa. Komposisi kimia dari barley dapat ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Tabel 1. Komposisi Kimia pada Barley (berat kering)

	Whole barley (%)	Pearled barley (%)	Hulls (%)
Dry matter	91.21	90.67	92.64
Crude protein	11.73	12.45	13.31
Crude fat	1.52	1.20	4.51
Crude fiber	6.56	1.85	17.98
Crude ash	2.52	1.53	5.58
Nitrogen-free extract	77.67	82.97	58.62
Cellulose (included in crude fiber)	5.92	1.45	19.48

Ø  Karbohidrat

1.      Pati

Pati adalah polisakarida, α-glukan dan dapat dibagi menjadi amilosa dan amilopektin. Granula pati pada endosperma barley terdiri dari dua kelompok ukuran, yaitu 1.7-2.5 µm dan 22.5-47.5 µm.  Granula pati terdiri dari sedikit lipid, mineral, protein, dan nukleotida. Rasio amilosa dan amilopektin pada barley adalah 1:3, high amylose glacier 1:1 dan waxy barley adalah 97-100% amilopektin.

2.      Soluble sugar

Yang termasuk ke dalam soluble sugar adalah glukosa, fruktosa dan monosakarida yang membentuk polimer seperti oligosakarida, polisakarida, glikosida, glikolipid, dan glikoprotein. Kandungan soluble sugar pada barley adalah 2-3%, wholes barley 2-4%, high lysine barley  2-6% dan high sugar barley 7-13%. Total gula dan gula reduksi menurun seiring dengan kematangan barley. Akan tetapi jumlah gula reduksi tetap konstan selama pertumbuhan. Sukrosa adalah jenis gula yang banyak ditemukan pada barley.

3.      Nonstarch polysaccharide

Yang termasuk nonstarch polysaccharide adalah arabinosa, xylosa, manosa, galaktosa, glukosa, dan asam uronat. Nonstarch polysaccharide termasuk serat pangan pada barley selain pati resisten dan lignin.

Ø  Protein

Protein pembatas pada barley adalah lisin, diikuti oleh methionine, threonine, dan thryptopane. Protein pada sereal diklasifikasikan menjadi albumin, globulin, prolamin, dan glutelin. Pada barley globulin dan albumin (larut garam) kaya akan lisin (5-7%) dan threonine. Prolamine adalah protein cadangan utama pada endosperma dan rendah lisin (<2%). Glutelin juga ditemukan pada endosperm berhubungan dengan ikatan sruktur protein pada membrane. Dan kira-kira mengandung lisin 4%.

Ø  Lemak

Kandungan lipid pada barley rendah (2-3%) dibandingkan dengan jagung dan oat. Trigliserida terdiri dari 77,9%  asam palmitat dan asam lemak tak jenuh seperti oleat, linoleat, dan linolenat. Biji barley juga mengandung digliserida, sterol bebas, asam lemak bebas dan ester sterol dan hidrokarbon. Kebanyakan lipid ditemukan pada endosperma (77%), embrio (18%), dan hull (5%).

Ø  Mineral

Kadar abu pada barley (2-3%) yang dipengaruhi oleh musim, jenis tanah dan kesuburan tanah. Distribusi mineral tidak merata pada biji barley.

Ø  Vitamin

Barley adalah sumber vitamin B1 (thiamine), B6 (pyridoksine), B2 (riboflavin), dan asam pantotenate. Barley juga mengandung niasin yang cukup tinggi akan tetapi hanya 10% niasin yang dapat digunakan. Vitamin E ditemukan sedikit pada germ, dan beberapa biotin dan folacin, tetapi tidak ditemukan karoten atau vitamin A, B₁₂, atau D pada ungerminated grain.

Ø  Senyawa Fenol

Pada tanaman senyawa fenol dapat dibagi menjadi asam benzoat, asam sinamat, dan flavonoid. Barley mengandung senyawa fenol dengan range yang luas baik dalam bentuk terikat atau bentuk bebas dan kombinasi tyrosine, tyramine dan turunanya, asam fenolat, ester dan glikosida, dan jenis fenol lain termasuk lignin dan subtansi yang berhubungan dengan lignin.

Tabel 2. Komposisi kimia beberapa jenis Barley dengan perbedaan komposisi pati (%, berat kering)

Komponen	Betzes	Shabet	Klages	Hiproly	Riso 13	Mt 1337-1
Karbohidrat Pati Soluble Sugar  Nonstarch polysaccharides (NSP) Arabinosa Xilosa Manosa Galaktosa Glukosa Asam uronat	64,4 2,4 10,5 1,7 2,3 0,4 0,2 5,6 0,2	58,1 2,7 11,2 1,6 2,6 0,3 0,2 6,1 0,4	57,9 2,5 11,6 1,7 2,9 0,3 0,2 5,9 0,5	47,1 4,7 15,4 2,9 3,2 0,4 0,3 8,1 0,5	25,2 5,9 29,7 3,7 5,7 0,7 0,4 18,7 0,6	21,2 12,8 25,3 3,4 4,7 1,3 0,4 15,2 0,4
Protein kasar (N x 6,25)	13,6	15,4	14,8	21	16,1	20,5
Lemak Kasar	3,9	3,7	3,7	4,6	5,9	7,3
Abu	2,5	2,3	2,4	2,4	3,0	2,5
Lignin	1,5	1,9	2,6	1,0	4,2	0,6
Total	98,8	95,3	95,5	96,2	90	90,2
Dietary fiber (NSP + lignin)	12,0	13,1	14,2	16,4	33,9	25,9

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2012. Barley. http://www.wikipedia.com. Diakses tanggal 5 Januari 2012.

Kulp, Karel and Joseph G. Ponte, Jr. 2000. Handbook of Creal Science and Technology. CRC Press : New York

Riveland, Christina. 2010. Barley : Gandum Tua yang Lezat dan Kaya Nutrisi. http://www.epochtime.com. Diakses tanggal 5 Januari 2012

Read more...